- •ВВЕДЕНИЕ
- •Энергетические уровни
- •Поглощение
- •Спонтанное излучение
- •Вынужденное излучение
- •Вероятности поглощения и вынужденного излучения
- •Разрешенные и запрещенные переходы
- •Сечение поглощения. Коэффициенты поглощения и усиления. Эффект насыщения. Инверсия населенности
- •Усиленное спонтанное излучение
- •ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ЛАЗЕРА
- •Усиление и генерация электромагнитного излучения
- •Четырехуровневый лазер
- •Трехуровневый лазер
- •Способы возбуждения активных сред
- •Оптическая накачка
- •Электрическая накачка
- •Оптические резонаторы
- •Модовая структура излучения лазера
- •Плоскопараллельный резонатор (резонатор Фабри – Перо)
- •Сферический резонатор
- •Кольцевые резонаторы
- •Эффективность преобразования энергии накачки в лазерных резонаторах
- •СВОЙСТВА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
- •Спектральная ширина (модовая структура) лазерного излучения
- •Монохроматичность
- •Пространственная и временная когерентность
- •Расходимость
- •Выходная мощность и яркость
- •РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЛАЗЕРА
- •Непрерывный режим работы лазера
- •Нестационарный режим работы лазера
- •Методы модуляции добротности
- •Активные модуляторы
- •Пассивные модуляторы
- •Синхронизация мод
- •ТИПЫ ЛАЗЕРОВ
- •Твердотельные лазеры
- •Рубиновый лазер
- •Неодимовые лазеры
- •Другие типы твердотельных лазеров
- •Газовые лазеры
- •Гелий-неоновый лазер
- •Аргоновый лазер
- •СО2-лазер
- •Другие газовые и жидкостные лазеры
- •Полупроводниковые лазеры
- •Лазеры на свободных электронах
- •Рентгеновские лазеры
- •5.6. Основные технические параметры лазеров
- •ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
- •Общие сведения
- •Генерация второй гармоники
- •Оптический параметрический генератор
- •ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРОВ
- •Применение лазеров в науке и технике
- •Применение лазеров в физике и химии
- •Лазерный управляемый термоядерный синтез
- •Применение в голографии
- •Применение в обработке и записи информации
- •Применение в оптической связи
- •Применение в биологии и медицине
- •Применение в промышленной технологии
- •Лазерная сварка
- •Лазерная резка
- •Лазерное сверление
- •Термообработка
- •Применение для измерения и контроля
- •Применение в военных целях
- •Приложение 1
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ние поверхностей оптических элементов лазера, что, в свою очередь, приводит к срыву генерации.
5.1.3. Другие типы твердотельных лазеров
Из других типов твердотельных лазеров особый интерес представляют следующие лазеры: 1) лазер на ионах титана в сапфире; 2) лазер на кристалле гадолиний-скандий-галлиевый гранате; 3) лазер на александрите.
1.По своим физико-химическим свойствам кристалл сапфира с ионами титана (Ti3+:Al2O3) существенно превосходит наиболее распространенные лазерные активные среды. Он обладает высокой фото-, терморадиационной стойкостью и позволяет плавную перестройку длины волны излучения лазера в диапазоне от 650 до 1 000 нм.
Генерация ионов титана в корунде получена в импульсном режиме как при лазерной накачке, так и при накачке импульсными лампами. Порог генерации при ламповой накачке слабо зависит от коэффициента пропускания выходного зеркала, что связано с наличием паразитного поглощения в полосе усиления. Ширина спектральной генерации в неселективном резонаторе составляет 20 нм.
2.В матрице кристалла GSGG примесный ион Nd3+ замещает редкоземельный ион Cr3+, который имеет аналогичный ионный радиус. Важным преимуществом граната GSGG является то, что он допускает эффективную соактивацию ионом Cr3+, который замещает имеющие примерно такие же размеры ионов Sc3+ или Ga3+. Из-за достаточно короткого времени переноса энергии накачки (~17 мкс) почти вся энергия поглощения ионами Cr3+ переходит ионам Nd3+. Это позволяет эффективно использовать зеленную и синюю области излучения лампы, что приводит к увеличению КПД накачки приблизительно в три раза. Принципиальное ограничение использования этого кристалла связано с проблемами распределения тепла, возникающими в активном элементе за счет поглощения в синей и фиолетовой областях спектра.
3.В лазере на александрите (BeAl2O4:Cr3+) ионы Cr3+ замещают не-
которые из ионов Al3+ от 0,04 до 0,12 ат. %. Накачка александрита осуществляется с помощью зеленной и синей полос поглощения, похожих на полосы рубина. Эффективное время жизни верхнего состояния составляет
75